CN206306766U - 用于电动汽车的热泵空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电动汽车空调系统领域，具体提供一种用于电动汽车的热泵空调系统。本实用新型旨在解决在保证乘员舱采暖和制冷性能的同时如何降低空调系统的功耗和提升电动汽车续航里程的问题。本实用新型的热泵空调系统包括依次首尾相接的压缩机、三通控制阀、散热器、电子膨胀阀和蒸发器，热泵空调系统还包括选择性地连接到压缩机和三通控制阀之间的冷凝器。当三通控制阀切换到第一通路时，压缩机通过冷凝器与三通控制阀连通，热泵空调系统进行制冷；当三通控制阀切换到第二通路时，压缩机直接与三通控制阀连通，热泵空调系统进行制热。因此，本实用新型的热泵空调系统能够有效降低空调系统加热和制冷时的功率损耗，进而增加电动汽车的续航里程。

Description

用于电动汽车的热泵空调系统

技术领域

本实用新型属于电动汽车空调系统领域，具体提供一种用于电动汽车的热泵空调系统。

背景技术

在传统汽车的空调系统中，乘员舱采暖利用的是发动机冷却散发的热量，其水温较高，暖风效果较好；乘员舱制冷利用的是压缩机驱动制冷剂回路，通过压力变化和相变换热达到降温效果。

但是，在纯电动汽车中，由于纯电动车动力总成冷却液温度需要控制得相对较低，无法提供较好的暖风效果。当前纯电动车空调系统，乘员舱采暖通常采用电加热器作为热源，产生的热量通过鼓风机吹入乘员舱内；乘员舱制冷通常采用电动压缩机驱动制冷剂回路，通过蒸发器的蒸发作用换热，对乘员舱进行降温。两个系统通常是相互独立、各自工作的，并且集成度不高、效率较低、功耗大，严重地缩短了电动汽车的续航里程。

相应地，本领域需要一种新的电动汽车空调系统来解决上述问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决在保证乘员舱采暖和制冷性能的同时如何降低空调系统的功耗和提升电动汽车续航里程的问题，本实用新型提供了一种用于电动汽车的热泵空调系统，该热泵空调系统包括依次首尾相接的压缩机、三通控制阀、散热器、电子膨胀阀和蒸发器，所述热泵空调系统还包括选择性地连接到所述压缩机和所述三通控制阀之间的冷凝器。

在上述热泵空调系统的优选技术方案中，所述三通控制阀能够在第一通路与第二通路之间切换，当所述三通控制阀切换到所述第一通路时，所述压缩机通过所述冷凝器与所述三通控制阀连通；当所述三通控制阀切换到所述第二通路时，所述冷凝器被去除，所述压缩机直接与所述三通控制阀连通。

在上述热泵空调系统的优选技术方案中，所述热泵空调系统还包括制冷风扇，所述制冷风扇邻近所述蒸发器设置，用于将所述蒸发器周围的冷风吹向车内的乘员舱或者吹向车外。

在上述热泵空调系统的优选技术方案中，所述热泵空调系统还包括制热风扇，所述制热风扇邻近所述散热器设置，用于将所述散热器周围的热风吹向车内的乘员舱。

在上述热泵空调系统的优选技术方案中，所述热泵空调系统还包括冷凝器风扇，所述冷凝器风扇邻近所述冷凝器设置，用于提高所述冷凝器的散热效率。

在上述热泵空调系统的优选技术方案中，所述热泵空调系统还包括控制器，所述控制器用于控制所述热泵空调系统对车内的乘员舱进行制冷或者制热。

在另一方面，本实用新型提供了一种用于电动汽车的热泵空调系统，该热泵空调系统包括依次首尾相接的压缩机、三通控制阀、散热器、电子膨胀阀和蒸发器，所述热泵空调系统还包括选择性地连接到所述散热器和所述三通控制阀之间的冷凝器。

在上述热泵空调系统的优选技术方案中，所述三通控制阀能够在第一通路与第二通路之间切换，当所述三通控制阀切换到所述第一通路时，所述三通控制阀通过所述冷凝器与所述散热器连通；当所述三通控制阀切换到所述第二通路时，所述冷凝器被去除，所述三通控制阀直接与所述散热器连通。

在上述热泵空调系统的优选技术方案中，所述热泵空调系统还包括制冷风扇、制热风扇和冷凝器风扇，所述制冷风扇邻近所述蒸发器设置，用于将所述蒸发器周围的冷风吹向车内的乘员舱或者吹向车外；所述制热风扇邻近所述散热器设置，用于将所述散热器周围的热风吹向车内的乘员舱；所述冷凝器风扇邻近所述冷凝器设置，用于提高所述冷凝器的散热效率。

在上述热泵空调系统的优选技术方案中，所述热泵空调系统还包括控制器，所述控制器用于控制所述热泵空调系统对车内的乘员舱进行制冷或者制热。

本领域技术人员能够理解的是，在本实用新型的优选技术方案中，通过在汽车空调系统中设置三通控制阀、散热器和制热风扇，使得汽车空调系统也能够对乘员舱进行制热。具体地，三通控制阀切换到第一通路时，压缩机通过冷凝器与三通控制阀连通，热泵空调系统对乘员舱进行制冷；三通控制阀切换到第二通路时，压缩机直接与三通控制阀连通，热泵空调系统通过散热器和制热风扇对乘员舱进行制热。

热泵空调系统对乘员舱进行制冷时，冷凝器风扇和制冷风扇工作，制热风扇不工作。经过压缩机流出的高温高压制冷剂，在冷凝器处散热与外界空气进行热交换；经过冷凝器散热后高温高压制冷剂变成低温高压制冷剂，低温高压制冷剂经散热器流至电子膨胀阀处压力降低变为低温低压制冷剂；低温低压制冷剂流经蒸发器并在该处蒸发吸热，使得蒸发器周围的空气温度变低，蒸发器周围的冷空气被制冷风扇吹如吹入乘员舱内，对乘员舱进行制冷；经过蒸发器的低温低压制冷剂变为高温低压制冷剂，然后经由压缩机变为高温高压制冷剂进行下一个循环。

热泵空调系统对乘员舱进行制热时，冷凝器风扇和制冷风扇不工作，制热风扇工作。经过压缩机流出的高温高压制冷剂，在散热器处散热与其周围的空气进行热交换，散热器周围的空气吸热温度升高，高温空气被制热风扇吹送至乘员舱内，乘员舱的温度得以升高；经过散热器散热后高温高压制冷剂变成低温高压制冷剂，低温高压制冷剂经电子膨胀阀处压力降低变为低温低压制冷剂；低温低压制冷剂流经蒸发器并在该处蒸发吸热，使得蒸发器周围的空气温度变低，蒸发器周围的冷空气被制冷风扇吹向乘员舱外；经过蒸发器的低温低压制冷剂变为高温低压制冷剂，然后经由压缩机变为高温高压制冷剂进行下一个循环。

因此，本实用新型的热泵空调系统无论在制热模式中，还是在制冷模式中，都能够有效降地低空调系统的功率损耗，进而增加电动汽车的续航里程。

附图说明

图1示出了本实用新型的用于电动汽车的热泵空调系统的第一种实施方式的原理图；

图2是图1中本实用新型的用于电动汽车的热泵空调系统制冷时的工作循环图；

图3是图1中本实用新型的用于电动汽车的热泵空调系统采暖时的工作循环图；

图4示出了本实用新型的用于电动汽车的热泵空调系统的第二种实施方式的原理图。

附图标记列表

1、压缩机；2、冷凝器；3、三通控制阀；4、散热器；5、电子膨胀阀；6、蒸发器；7、冷凝器风扇；8、制热风扇；9、制冷风扇。

具体实施方式

下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。例如，虽然本实用新型的热泵空调系统是针对电动汽车进行设计的，但是本实用新型的热泵空调系统的使用不仅限于此，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，该图示出了本实用新型的用于电动汽车的热泵空调系统的第一种实施方式，本实用新型的热泵空调系统包括依次首尾相接的压缩机1、三通控制阀3、散热器4、电子膨胀阀5和蒸发器6，其中，三通控制阀3的下端与压缩机1连接，三通控制阀3的右端与散热器4连接，三通控制阀3的左端连接到冷凝器2，冷凝器2的下端与压缩机1连接。使得依次首尾相接的压缩机1、冷凝器2、三通控制阀3、散热器4、电子膨胀阀5和蒸发器6构成了第一通路(详见图2)，依次首尾相接的压缩机1、三通控制阀3、散热器4、电子膨胀阀5和蒸发器6构成了第二通路(详见图3)。第一通路和第二通路之间能够通过三通控制阀3进行切换。

继续参阅图1，冷凝器2处设置有冷凝器风扇7，用于将冷凝器2周围的热风吹走，并为冷凝器2提供冷风，以此来提高冷凝器2的散热效率。散热器4处设置有制热风扇8，用于在车内乘员舱需要采暖时将散热器4周围的热风吹入车内的乘员舱。蒸发器6处设置有制冷风扇9，用于在车内乘员舱需要采暖时将蒸发器6周围的冷风吹向乘员舱外，在车内乘员舱需要制冷时将蒸发器6周围的冷风吹向乘员舱内。关于制冷风扇9，需要指出的是，其可以采用任何适当的方式将蒸发器6周围的冷风吹向乘员舱内或车外。例如，可以在制冷风扇9和蒸发器6处设置带有换向阀的歧管来控制冷风流向乘员舱内或流向车外。

下面结合图2和图3对本实用新型的热泵空调系统的制冷工作原理和采暖工作进行简要说明。

如图2所示，热泵空调系统在进行制冷时，冷凝器风扇7和制冷风扇9工作，制热风扇8不工作，并且三通控制阀3处在第一种状态，使制冷剂在第一通路中进行循环。经过压缩机1流出的高温高压制冷剂，在冷凝器2处散热与外界空气进行热交换；经过冷凝器2散热后高温高压制冷剂变成低温高压制冷剂，低温高压制冷剂经散热器4流至电子膨胀阀5处，压力降低变为低温低压制冷剂；低温低压制冷剂流经蒸发器6并在该处蒸发吸热，使得蒸发器6周围的空气温度变低，蒸发器6周围的冷空气被制冷风扇9吹入乘员舱内，对乘员舱进行制冷；经过蒸发器6的低温低压制冷剂变为高温低压制冷剂，然后经由压缩机1，压缩为高温高压制冷剂进行下一个循环。

如图3所示，热泵空调系统在进行制热时，冷凝器风扇7不工作，制热风扇8和制冷风扇9工作，并且三通控制阀3处在第二种状态，使制冷剂在第二通路中进行循环。经过压缩机1流出的高温高压制冷剂，在散热器4处散热与其周围的空气进行热交换，散热器4周围的空气吸热温度升高，高温空气被制热风扇8吹送至乘员舱内，乘员舱的温度得以升高；经过散热器4散热后高温高压制冷剂变成低温高压制冷剂，低温高压制冷剂经电子膨胀阀5处压力降低，变为低温低压制冷剂；低温低压制冷剂流经蒸发器6并在该处蒸发吸热，使得蒸发器6周围的空气温度变低，蒸发器6周围的冷空气被制冷风扇9吹向乘员舱外；经过蒸发器6的低温低压制冷剂变为高温低压制冷剂，然后经由压缩机1，压缩为高温高压制冷剂进行下一个循环。

需要说明的是，本实用新型的热泵空调系统还包括控制器，所述控制器用于控制热泵空调系统中的各部件之间协同作业对乘员舱进行制冷或制热。并且，制冷剂优选地采用氟氯昂，或者本领域技术人员也可以根据实际情况采用其他形式的制冷剂。

本领域技术人员能够理解的是，在本实用新型的优选实施方案中，冷凝器2的散热效率应大于散热器4的效率，以便电动汽车在炎热的夏季制冷时能够通过冷凝器2将制冷剂的温度迅速降低，保证乘员舱内乘员的舒适感；电动汽车在严寒的冬季制热时能够通过散热器4和制热风扇8将制冷剂中的热量以空气为媒介吹送至乘员舱内，保证乘员舱内的温度不会过高影响乘员的舒适感。

如图4所示，该图示出了本实用新型的热泵空调系统的第二种实施方式。通过将图4和图1进行对比不难看出，第二种实施方式与第一种实施方式的不同之处仅在于第二通路中的冷凝器2和三通控制阀3的先后顺序。

本领域技术人员容易理解的是，散热器4、冷凝器风扇7、制热风扇8和制冷风扇9的数量并非仅限于图1至图4中所示，其数量还可以是多个，例如，两个、五个等。

本领域技术人员能够理解的是，无论是第一种实施方式还是第二种实施方式，本实用新型的热泵空调系统都是在原有汽车空调系统的基础上增加了三通控制阀3、散热器4和制热风扇8，使得本实用新型的热泵空调系统在对乘员舱进行制热和制冷时都是通过一套空调系统来完成。进一步，由于通过制冷剂的相变制热能够将空气中的热能转变成车内乘员舱需要的热能，所以通过此种制冷制热方式产生的热量要比通过电加热器产生相同的热量所消耗的电能少很多(至少一倍)。

所以，本实用新型的热泵空调系统相对于现有电动汽车采用电加热器的传统加热方式结构更加简单、控制更加方便，并能够有效地提升采暖效率，降低功率损耗，从而大大地增加了电动汽车的续航里程。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于电动汽车的热泵空调系统，其特征在于，所述热泵空调系统包括依次首尾相接的压缩机、三通控制阀、散热器、电子膨胀阀和蒸发器，

所述热泵空调系统还包括选择性地连接到所述压缩机和所述三通控制阀之间的冷凝器。

2.根据权利要求1所述的用于电动汽车的热泵空调系统，其特征在于，所述三通控制阀能够在第一通路与第二通路之间切换，

当所述三通控制阀切换到所述第一通路时，所述压缩机通过所述冷凝器与所述三通控制阀连通；

当所述三通控制阀切换到所述第二通路时，所述冷凝器被去除，所述压缩机直接与所述三通控制阀连通。

3.根据权利要求2所述的用于电动汽车的热泵空调系统，其特征在于，所述热泵空调系统还包括制冷风扇，所述制冷风扇邻近所述蒸发器设置，用于将所述蒸发器周围的冷风吹向车内的乘员舱或者吹向车外。

4.根据权利要求3所述的用于电动汽车的热泵空调系统，其特征在于，所述热泵空调系统还包括制热风扇，所述制热风扇邻近所述散热器设置，用于将所述散热器周围的热风吹向车内的乘员舱。

5.根据权利要求4所述的用于电动汽车的热泵空调系统，其特征在于，所述热泵空调系统还包括冷凝器风扇，所述冷凝器风扇邻近所述冷凝器设置，用于提高所述冷凝器的散热效率。

6.根据权利要求5所述的用于电动汽车的热泵空调系统，其特征在于，所述热泵空调系统还包括控制器，所述控制器用于控制所述热泵空调系统对车内的乘员舱进行制冷或者制热。

7.一种用于电动汽车的热泵空调系统，其特征在于，所述热泵空调系统包括依次首尾相接的压缩机、三通控制阀、散热器、电子膨胀阀和蒸发器，

所述热泵空调系统还包括选择性地连接到所述散热器和所述三通控制阀之间的冷凝器。

8.根据权利要求7所述的用于电动汽车的热泵空调系统，其特征在于，所述三通控制阀能够在第一通路与第二通路之间切换，

当所述三通控制阀切换到所述第一通路时，所述三通控制阀通过所述冷凝器与所述散热器连通；

当所述三通控制阀切换到所述第二通路时，所述冷凝器被去除，所述三通控制阀直接与所述散热器连通。

9.根据权利要求8所述的用于电动汽车的热泵空调系统，其特征在于，所述热泵空调系统还包括制冷风扇、制热风扇和冷凝器风扇，

所述制冷风扇邻近所述蒸发器设置，用于将所述蒸发器周围的冷风吹向车内的乘员舱或者吹向车外；

所述制热风扇邻近所述散热器设置，用于将所述散热器周围的热风吹向车内的乘员舱；

所述冷凝器风扇邻近所述冷凝器设置，用于提高所述冷凝器的散热效率。

10.根据权利要求9所述的用于电动汽车的热泵空调系统，其特征在于，所述热泵空调系统还包括控制器，所述控制器用于控制所述热泵空调系统对车内的乘员舱进行制冷或者制热。